Состояние ожидания

Состояние ожидания — это задержка, которую испытывает процессор компьютера при доступе к внешней памяти или другому устройству, которое медленно отвечает.

Компьютерные микропроцессоры обычно работают намного быстрее, чем другие подсистемы компьютера, в которых хранятся данные, читаемые и записываемые ЦП. Даже память, самая быстрая из них, не может предоставлять данные так быстро, как процессор может их обработать. В примере 2011 года типичные процессоры ПК, такие как Intel Core 2 и AMD Athlon 64 X2, работают с тактовой частотой в несколько ГГц , что означает, что один тактовый цикл составляет менее 1 наносекунды (обычно от 0,3 до 0,5 нс на современных настольных компьютерах). CPU), тогда как основная память имеет задержку около 15–30 нс. второго уровня Некоторые кэши ЦП работают медленнее, чем ядро ​​процессора.

Когда процессору требуется доступ к внешней памяти, он начинает размещать адрес запрошенной информации на адресной шине . Затем ему приходится ждать ответа, который может прийти через десятки, если не сотни циклов. Каждый из циклов ожидания называется состоянием ожидания.

Состояния ожидания — это пустая трата производительности процессора. Современные разработки пытаются устранить или скрыть их, используя различные методы: кэши ЦП , конвейеры инструкций , предварительную выборку инструкций , предсказание ветвей , одновременную многопоточность и другие. Ни один метод не дает 100% успеха, но вместе они могут значительно уменьшить проблему.

Энергосбережение

Состояния ожидания можно использовать для снижения энергопотребления процессора, позволяя тактовой частоте основного процессора либо замедляться, либо временно приостанавливаться во время состояния ожидания, если у ЦП нет другой работы. Вместо того, чтобы бесполезно вращаться в тесном цикле в ожидании данных, спорадическое снижение тактовой частоты таким образом помогает поддерживать охлаждение ядра процессора и продлить срок службы батареи в портативных вычислительных устройствах.

на мейнфреймах

На мэйнфреймах IBM термин состояние ожидания используется в другом значении. Состояние ожидания означает остановку процессора, возможно, из-за какой-либо серьезной ошибки (например, неисправимой ошибки во время IPL операционной системы ). Состояние ожидания обозначается битом 14 PSW , установленным в 1, а другие биты PSW предоставляют код состояния ожидания, указывающий причину ожидания. В режиме z/Architecture код состояния ожидания находится в битах 116–127.

См. также

• Пузырь (вычисления)
• Когерентность кэша § Протоколы когерентности
• Модель согласованности
• Промах в кэше
  • Ошибка страницы
• Многопоточность (компьютерная архитектура)
• Состояние нулевого ожидания